近赤外偏光顕微分光法を用いた高圧下での鉱物中の“水"の研究

申請者は、高圧下における鉱物中のプロトンの挙動という観点から、赤外分光器・ダイヤモンドアンビル・昨年度製作の近赤外顕微分光器を用いて、高圧下でのポートランダイト(Ca(OH)2)のOH吸収スペクトルを測定した。その結果、3650cm-1のOH振動の基本音による吸収ピークが加圧により、低波数側にシフトすること、及び、10GPaを越す圧力範囲で非晶質化を示す幅広化を確認した。7070cm-1にOH振動の倍音と考えられる吸収ピークが加圧により低波数側にシフトすることを確認した。また、倍音の加圧によるピークシフト量は、基本音のシフト量の倍以上の割合を示した。基本音・倍音のピーク位置の圧力シフトから、ポートランダイトのOH振動の非調和性について考察した。一般に分子振動のポテンシャルモデルを調和振動子(バネモデル)で近似し振動のエネルギー準位を求めると、E_n=〔n+1/2〕hvとなり基本音は許容遷移、倍音は禁制遷移となる。また、非調和振動子(モース関数)として近似したときのエネルギー準位は、E_n=〔n+1/2〕hv-〔n+1/2〕^2hvχ(χは非調和定数、調和振動からのずれを表す)となり、基本音・倍音とも、許容遷移となる。結合のポテンシャルを非調和振動モデルとし、基本音・倍音の吸収波数の圧力依存性から、OH振動の非調和定数の圧力依存性を検討した。その結果、ポートランダイトのOH振動の非調和定数は加圧につれ増加し、調和振動からのずれの程度は加圧するにつれ大きくなると考えられる。

申請者は、高圧下における鉱物中のプロトンの挙動という観点から、赤外分光器・ダイヤモンドアンビル・昨年度製作の近赤外顕微分光器を用いて、高圧下でのポートランダイト(Ca(OH)2)のOH吸収スペクトルを測定した。その結果、3650cm-1のOH振動の基本音による吸収ピークが加圧により、低波数側にシフトすること、及び、10GPaを越す圧力範囲で非晶質化を示す幅広化を確認した。7070cm-1にOH振動の倍音と考えられる吸収ピークが加圧により低波数側にシフトすることを確認した。また、倍音の加圧によるピークシフト量は、基本音のシフト量の倍以上の割合を示した。基本音・倍音のピーク位置の圧力シフトから、ポートランダイトのOH振動の非調和性について考察した。一般に分子振動のポテンシャルモデルを調和振動子(バネモデル)で近似し振動のエネルギー準位を求めると、E_n=〔n+1/2〕hvとなり基本音は許容遷移、倍音は禁制遷移となる。また、非調和振動子(モース関数)として近似したときのエネルギー準位は、E_n=〔n+1/2〕hv-〔n+1/2〕^2hvχ(χは非調和定数、調和振動からのずれを表す)となり、基本音・倍音とも、許容遷移となる。結合のポテンシャルを非調和振動モデルとし、基本音・倍音の吸収波数の圧力依存性から、OH振動の非調和定数の圧力依存性を検討した。その結果、ポートランダイトのOH振動の非調和定数は加圧につれ増加し、調和振動からのずれの程度は加圧するにつれ大きくなると考えられる。